Elektrofahrzeuge mit größerer Reichweite sind in Sicht

Apr 24, 2023

Als Elektroautos vor etwas mehr als einem Jahrzehnt zum ersten Mal in den Mainstream kamen, konzentrierte sich die meiste Kritik auf die begrenzte verfügbare Reichweite und die langen Ladezeiten, die erforderlich waren. Seitdem haben die Autohersteller hart gearbeitet, hier die Effizienz verbessert und dort die Kapazität erhöht, wodurch die Zahlen Jahr für Jahr langsam in die Höhe getrieben wurden.

Mittlerweile sind Modelle auf dem Markt, die eine Reichweite von mehr als 400 Meilen zwischen den Ladevorgängen bieten, aber am Horizont lauern auch Autos mit immer größerer Reichweite. Die Technologie befindet sich an einem Wendepunkt, an dem ein Elektroauto mit einer Ladung problemlos weiter fahren kann, als der durchschnittliche Fahrer vernünftigerweise an einem Tag fahren kann. Lassen Sie uns erkunden, was gleich um die Ecke ist.

Die neuesten Elektrofahrzeuge auf dem Markt haben eine größere Reichweite als je zuvor. Im Rahmen des EPA-Reichweitentests kann das neueste Tesla Model S 402 Meilen erreichen, während der hochmoderne Mercedes EQS450+ im gleichen Testmodus 350 Meilen schafft. Diese langbeinigen Autos sind vollgepackt mit Batterien, verfügen über eine Kapazität von 100 kWh bzw. 107,8 kWh und werden mit 450 V bzw. 400 V betrieben.

Diese beiden Fahrzeuge gehören zu den Mainstream-Elektrofahrzeugen mit der größten Reichweite, die derzeit erhältlich sind. Beide sind in der Lage, unter den richtigen Bedingungen in nur 20 Minuten weitere 200 Meilen Reichweite schnell aufzuladen. Bei einer kontinuierlichen Durchschnittsgeschwindigkeit von 120 km/h könnten beide Autos problemlos acht Stunden Fahrt an einem einzigen Tag mit nur einem kurzen Zwischenstopp zum Aufladen bewältigen. Interessanterweise zeigen auch private Tests, dass der Mercedes selbst in der Lage ist, sein EPA-Testergebnis weit zu übertreffen, wobei Edmunds feststellte, dass es sich um das Auto mit der größten Reichweite handelt, das jemals getestet wurde, mit einer realen Fahrt von 422 Meilen mit einer einzigen Ladung.

Trotzdem protestieren einige lästig, dass Elektrofahrzeuge einfach nicht für lange Fahrten geeignet seien. Da die Reichweiten bei Premium-Fahrzeugen bereits über 400 Meilen liegen und alle möglichen niedrigeren Modelle 300 Meilen oder mehr schaffen, wird es immer schwieriger, diese Position zu verteidigen.

Neue Fahrzeuge versprechen jedoch nur, dieses Argument weiter zu zerstören, indem sie wieder größere Stückzahlen veröffentlichen. Das Paradebeispiel, das bereit ist, auf die Bühne zu kommen, ist der Lucid Air, das Debütauto des Elektrofahrzeug-Startups Lucid Motors. In der Ausstattung mit der größten Reichweite erreicht das Dream Edition-Modell eine EPA-bewertete Reichweite von 520 Meilen. Das Unternehmen hat gerade erst mit der Auslieferung von Fahrzeugen an Kunden begonnen, aber die Reichweite des Air übertrifft die seiner Konkurrenten bereits um ein Vielfaches.

Dieser enorme Wert wurde nicht einfach durch den Einsatz einer größeren Batterie erreicht; Der Lucid Air verfügt mit 113 kWh über ein nur geringfügig größeres Paket als die Konkurrenz. Da die Reichweite ein Hauptverkaufsargument für Elektrofahrzeuge ist, ist Lucid ein wenig zurückhaltend, wenn es darum geht, wie genau sie diese Zahl erreicht haben, wobei die meisten Berichterstattungen über das Auto das Ergebnis auf die „Effizienz“ zurückführen. Eine Zahl sticht jedoch hervor, und zwar die Tatsache, dass der Lucid Air auf einer 924-Volt-Batteriearchitektur basiert.

Der Betrieb mit höherer Spannung kann erhebliche Vorteile bringen. Bei gleicher gegebener Leistung in einem System sinkt der Strom, wenn die Spannung steigt. Widerstandsverluste in Leitern sind proportional zum Quadrat des Stroms. Diese Verluste nehmen mit zunehmender Spannung ab, was bedeutet, dass sich der Wirkungsgrad verbessert. .

Geringere Verluste bedeuten eine größere Reichweite beim Autofahren. Das Aufladen bietet auch Vorteile; Beim Laden von Akkus, die empfindlich auf hohe Temperaturen reagieren, ist eine geringere Wärmeentwicklung durch Widerstandsverluste wichtig. Lucid behauptet, dass der Air in nur 20 Minuten eine Ladung von 300 Meilen hinzufügen kann, wenn er an ein geeignetes Gleichstrom-Schnellladegerät mit 300 kW oder mehr angeschlossen wird.

Es ist ein Zeichen für Lucids Engagement für seine Ziele. Bereits im Jahr 2019 wies Peter Rawlinson, Chief Technical Officer von Lucid, darauf hin, dass das Unternehmen eine neue Effizienzstufe bei Elektroautos anstreben wolle, anstatt sich einfach nur auf immer größere Batterien zu verlassen. Was die Aerodynamik angeht, erreichte der Lucid Air einen erstaunlichen Luftwiderstandsbeiwert von nur 0,21. Insgesamt kam Lucid seinem Ziel einer Energieeffizienz von 5 Meilen pro kWh nahe, wobei das Einführungsmodell der Dream Edition in der Serienausstattung 4,6 Meilen/kWh erreichte.

Auch für die Zukunft sieht Mercedes Wert im Effizienz-First-Ansatz. Der deutsche Autohersteller hat kürzlich sein EQXX-Konzept vorgestellt und behauptet, dass der Prototyp eine Reichweite von 620 Meilen haben soll und über eine Batterie mit einer Kapazität von weniger als 100 kWh verfügt. Der Wirkungsgrad liegt bei über 6,2 Meilen/kWh, was einen gewaltigen Sprung nach vorne darstellt.

Mercedes hat dies erreicht, indem es zum Zeichenbrett zurückkehrte und alles tat, um die Reichweite zu maximieren. Im Gegensatz zu vielen der heute erhältlichen Premium-Luxus-Elektrofahrzeuge verzichtet das EQXX Concept auf vierstellige PS-Zahlen und Mehrmotoren-Setups und setzt stattdessen auf eine relativ bescheidene 201-PS-Einzelmotor-Antriebseinheit. Dies würde den Verkauf eines Serienmodells erschweren, da sich der Markt an Elektrofahrzeuge mit lächerlichen Beschleunigungswerten gewöhnt hat. Ein schweres Elektrofahrzeug, das eine große Batterie mit nur 200 PS antreibt, wird nicht mit Autos wie dem Lucid Air oder dem Tesla Model S Plaid Edition konkurrieren können und könnte die Käufer kalt lassen.

Der Luftwiderstandsbeiwert steigt auf einen noch lächerlicheren Wert als beim Lucid Air, nämlich auf einen erstaunlichen cw-Wert von nur 0,17. Außerdem handelt es sich um ein kleines Fahrzeug, das im Vergleich zum EQS-Straßenauto deutlich weniger Platz einnimmt und eher der Größe einer Kompaktlimousine entspricht. Ein Solarpanel auf dem Dach wird sogar in Betrieb genommen, um die Klimaanlage und das Infotainmentsystem mit Strom zu versorgen und Berichten zufolge an einem besonders sonnigen Tag die Reichweite des EQS um bis zu 24 Kilometer erhöhen zu können.

So viel Lucid und Mercedes mit ihrem ehrgeizigen, auf Effizienz ausgerichteten Ansatz auch erreichen wollen, so viele sind doch der Meinung, dass stattdessen einfachere Methoden der richtige Weg sind. Ein Startup namens ONE hat genau das getan und ein Tesla Model S mit einer selbst entwickelten Batterie mit einer erstaunlichen Kapazität von 203,7 kWh ausgestattet. Mit etwas mehr als der doppelten Standardkapazität der Batterie des Model S konnte das Startup in einem selbst entwickelten Langstreckentest eine Reichweite von 752 Meilen erreichen.

Das Projekt lässt Effizienzsteigerungen im Wesentlichen völlig außer Acht. ONE hat in dieser Hinsicht keine Modifikationen am Tesla vorgenommen, und das System ist insgesamt technisch gesehen weniger effizient und erreicht bei EPA-Tests nur 3,69 Meilen/kWh gegenüber 4,02 Meilen/kWh des Serienautos. Erstaunlich ist, wie es dem Team gelungen ist, einen Akku mit der doppelten Kapazität auf dem gleichen Raum wie das Originalpaket unterzubringen – was eine enorme Steigerung der Energiedichte bedeutet. Berichten zufolge gelang dem Team dies auch ohne große Gewichtseinbußen. Das ONE-Paket benötigte während seines Fahrtests offenbar keine aktive Kühlung (wenn auch bei kaltem Wetter). Die Serienbatterie namens „Gemini“, die ONE auf den Markt bringen will, wird Berichten zufolge auf der LiFP-Technologie (Lithiumeisenphosphat) basieren, die heute bereits in vielen Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommt, und Produktionsmuster sollten etwa 2023 verfügbar sein.

So leistungsfähig diese Fahrzeuge auch sind, das Frustrierendste daran ist vielleicht, dass die zur Erreichung dieser Leistungen eingesetzte Technik für die Öffentlichkeit ein wenig undurchsichtig bleibt. Erst wenn diese Autos massenhaft auf den Markt kommen und von neugierigen Ingenieurteams und Einzelpersonen zerlegt werden, wird klar, wie genau diese Verbesserungen der Effizienz und Energiedichte erreicht werden. Ob es sich um exquisit vorbereitete Motoren handelt, die selbst die kleinsten Verluste reduzieren, neue hocheffiziente Halbleiter oder größere Schritte wie den Sprung in höhere Spannungsbereiche – alles summiert sich. Aber die wirklich großen Gewinne sind eher eine Geheimwaffe, die die Autohersteller so lange wie möglich als Wettbewerbsvorteil behalten wollen.

Bestenfalls bekommen wir hier und da kleine Hinweise, kleine Einblicke, wenn ein Autohersteller mit seinen Errungenschaften prahlen möchte. Ein gutes Beispiel ist Tesla, das stark in einige der fortschrittlichsten Elektrofahrzeugmotoren der Welt investiert hat. Das Unternehmen hat zuvor offen mit Car and Driver darüber gesprochen, wie die Verbesserung der Motoreffizienz um 8 bis 10 Prozent dazu beigetragen hat, die Gesamtreichweite um 15 bis 18 Prozent zu steigern. Andere Akteure sind in der Regel weniger entgegenkommend und sprechen eher in breiteren Begriffen über die Quelle ihrer Gewinne, als über echte technische Details. Tesla steht in diesem Bereich einigermaßen allein da und geht oft sehr detailliert auf seine neuen Technologien als Marketinginstrument ein, obwohl das Unternehmen dazu neigt, große Dinge lange anzukündigen, bevor sie überhaupt auf den Markt kommen.

Auf jeden Fall scheint es, dass sich die Reichweite von Elektrofahrzeugen in den kommenden Jahren nur noch rasant verbessern wird, sei es durch verbesserte Effizienz, höhere Energiedichte oder einfach dadurch, dass mehr Batterien in ein Auto eingebaut werden. Elektrofahrzeuge mit großer Reichweite stehen vor der Tür, und die, die wir heute haben, veröffentlichen bereits einige ernsthafte Zahlen. Reichweitenangst könnte bald der Vergangenheit angehören, außer bei den billigsten Elektrofahrzeugen mit der geringsten Reichweite oder solchen, deren Batterien sich dem Ende ihrer Nutzungsdauer nähern. Es kann sein, dass es für den durchschnittlichen Elektrofahrzeugfahrer genauso selten wird, dass ihm der Akku ausgeht, wie es für diejenigen von uns mit herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor der Fall ist, dass ihm der Benzintank ausgeht. Komme was wolle!